JP2000091530A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2000091530A JP10257057A JP25705798A JP2000091530A JP 2000091530 A JP2000091530 A JP 2000091530A JP 10257057 A JP10257057 A JP 10257057A JP 25705798 A JP25705798 A JP 25705798A JP 2000091530 A JP2000091530 A JP 2000091530A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォトレジスト限界寸法以上にパッドを形成
する場合に発生するパッドポリシリコン残りを確実に除
去し、DRAMのセルを安定的に形成する。 【解決手段】 全面に酸化膜13を成膜し、エッチバ
ックを行うことにより、酸化膜ハードマスク12側壁
に、サイドウォール酸化膜13を形成する。このときセ
ルアレイ端部および周辺回路部のゲート段部にサイドウ
ォール酸化膜残り14が発生している。次に、このサイ
ドウォール酸化残り14を除去するために、セル部の酸
化膜パターンを保護するフォトリソグラフィー工程を行
う。このとき、レジストパターンの端部16を、太くし
たダミーゲート7上に来るようにレイアウトをする。こ
のときゲート太さを2×(a+b+c+d)以上の太さ
にすることにより、目ずれ・寸法ずれが起きても、レジ
スト端部がゲート部から外れて、段差部を隠すことがな
い。次に、レジストパターン15をマスクとし、サイド
ウォール酸化膜残り14を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特に、ゲート間を橋渡しするポリシ
リコンパッドを形成した後に不用のポリシリコンを除去
した半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】DRAMのセル内の寸法は、DRAMの
チップサイズに影響するため、集積回路の微細化・高集
積化に伴い、微細化が急激に進んでいる。DRAMセル
の微細化の中で、形成が困難となる要因の一つとして、
セル内コンタクト形成がある。
【0003】従来、コンタクトホールを形成する方法
は、たとえば、特許公報第2577864号(「半導体
素子の微細コンタクトホール形成方法」)に開示されて
いる。
【0004】図6に示すように、この公報に開示された
方法においては、素子分離領域102を設けたシリコン基
板ん101上に、ソース電極66Aと、ドレイン電極66B
上にコンタクトホールを形成する際、ポリシリコン膜1
00を形成している。すなわち、図6(A)において、酸
化膜67及びシリコン窒化膜68の上に全面にポリシリ
コン膜100を成膜する。次に、図6(B)において、酸
化膜67及びシリコン窒化膜68が露出するまでポリシ
リコン膜100を非等方性蝕刻することにより、シリコ
ン窒化膜68の下側まで回り込んで露出した酸化膜67
の側壁にポリシリコンパッド100Aを形成する。このポリ
シリコンパッド100Aは蝕刻バリアとして作用するので、
図6(C)に示すように、コンタクトホールマスクのパタ
ーンより小さい幅を有するコンタクトホールが形成され
る。
【0005】次に、パッドシリコンの寸法をフォトレジ
スト限界寸法よりも大きく形成することを利用して、セ
ルアレイ部と周辺回路部とを有する半導体素子を製造す
る工程について、詳細に検討する。この工程の内、セル
内コンタクト形成が特に困難である。ここで、セル内コ
ンタクトは、最小ピッチで配列されたワード線およびビ
ット線の間に、拡散層とビット線を電気的につなげるビ
ットコンタクトと、拡散層と容量下部電極を電気的につ
なげる容量コンタクトを形成することである。
【0006】まず、図7を参照して、フォトレジストに
よるエッチングの限界寸法以上にパッドを大きく形成す
る方法を説明する。
【0007】図7(A)はシリコン基板上101に、素子
分離領域102が形成されており、その上にゲート酸化
膜103、ゲート下部電極104、ゲート上部電極10
5、ゲート電極上ハードマスク酸化膜106が形成され
ている。
【0008】次に、図7(B)に示すように、公知のフォト
リソグラフィ技術を用いて、ハードマスク酸化膜106
をパターンニングし、その下のゲート電極もパターニン
グを行い、ゲート電極を形成する。
【0009】次に、図7(C)に示すように、サイドウォー
ル酸化膜108を形成し、公知のフォトリソグラフィー
技術を用いてセル内のみエッチバックを行う。
【0010】次に、図7(D)に示すように、パッドとなる
ポリシリコン109を全面に成膜し、その上にハードマ
スクとなる酸化膜110を成膜する。
【0011】次に、図7(E)に示すように公知のフォト
リソグラフィ技術を用いて、パッドとなるレジストパタ
ーン111を形成する。
【0012】次に、図7(F)に示すように、レジストパタ
ーンをマスクに酸化膜ハードマスク112をパターンニ
ングする。このとき、レジストマスクにエッチングを行
っているために、オーバーエッチングの時間を多くし、
ゲート段差部に酸化膜が残らないようにエッチングす
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図8(G)に示す
ように、引き続く工程で、全面に酸化膜を成膜し、エッ
チバックを行うことにより、酸化膜ハードマスク112
側壁に、サイドウォール酸化膜113を形成すると、こ
のときセルアレイ端部および周辺回路部のゲート段部に
サイドウォール酸化膜残り114が発生する。
【0014】次に、図8(H)に示すように、このサイド
ウォール酸化膜のこり114を除去するために、セル部
の酸化膜パターンを保護するフォトリソグラフィー工程
を行う。しかし、このとき、レジストパターン端部11
6は、下地ゲートフォトレジストおよびパッド保護フォ
トレジストの目ずれ、およびフォトレジスト寸法ばらつ
きのため、セルアレイ端部より外側に形成されてしまう
可能性が大きい。
【0015】従って、図8(I)に示すように、レジストパ
ターン115をマスクとしてセルアレイ部をエッチング
しても、セルアレイ端部の酸化膜残りは、フォトレジス
トで保護されているため、酸化膜残り114は酸化膜残
り117としてそのまま残る。
【0016】そして、最後に、図8(J)に示すようにマ
スク酸化膜をマスクにパッドポリシリコン109をエッ
チング除去し、フォトレジスト限界寸法よりも酸化膜サ
イドウォール膜厚分大きなパッドポリシリコン20を形
成するが、残った酸化膜117がマスクとなり、パッド
ポリシリコン残り118が発生する。
【0017】このように、セルアレイ周辺部に、酸化膜
117の残りやパッドポリシリコン残り118が発生す
ると、ウエハ全体が不良となりかねない。
【0018】そこで、本発明は、フォトレジスト限界寸
法以上に大きいパッドを形成する場合に発生するパッド
ポリシリコン残り118を確実に除去し、DRAMのセ
ルを安定的に形成することを課題としている。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の半導体装置は、基板上に形成したゲート電
極の配列と、隣接する前記ゲート電極同士を橋渡しする
ポリシリコンパッドとを有するセルアレイ部と、前記セ
ルアレイ部に接する周辺回路部とを有する半導体装置で
あって、前記セルアレイ部の周辺部であって、前記周辺
回路部に接する部分のゲート電極幅を、前記周辺回路部
に接しない部分のゲート電極幅より大きくしている。
【0020】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
ポリシリコンパッドを形成した後、ポリシリコンパッド
をフォトレジストで保護するとともに、ダミーゲート上
にフォトレジストの端部を乗せて、フォトレジストの外
部に残ったポリシリコンをエッチング除去するようにし
ている。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。
【0022】[第1実施形態]図1は本発明の半導体装置
の断面図である。図1に示すように、本発明の半導体装
置は素子分離領域を形成したシリコン基板上に、ゲート
電極を分離して形成し、ゲート電極間にパッドポリシリ
コンを形成し、パッドポリシリコン上に全面に第1層間
絶縁膜21を形成してある。そして、第1層間絶縁膜2
1にコンタクトホール列を形成してビットコンタクト2
2を介して第1層間絶縁膜21上にビット線23を配線
している。
【0023】更に、このビット線23上に全面に第2絶
縁層24を形成する。そして、別のコンタクトホール列
を形成して、容量コンタクト25を介して容量下部電極2
6を接続している。この容量下部電極26上には、それ
ぞれ容量絶縁膜27が形成されている。そして、容量絶
縁膜27上に全面に容量上部電極28が形成されてい
る。
【0024】本発明の半導体装置においては、上述した
セルアレイ部の周辺のゲート電極の幅を大きくして、パ
ッドポリシリコン残りが発生しないようにしてある。
【0025】次に、図2乃至図4を参照して、本発明の
半導体装置の製造方法について説明する。
【0026】まず、図2(A)に示すように、はシリコン
基板上1に、素子分離領域2を形成し、その上にゲート
酸化膜3、ゲート下部電極4、ゲート上部電極5、ゲー
ト電極上ハードマスク酸化膜6が順次形成されている。
【0027】次に、図2(B)に示すように、公知のフォト
リソグラフィ技術を用いて、ハードマスク酸化膜6をパ
ターンニングし、その下のゲート電極もパターニングを
行い、ゲート電極を形成する。このとき、セルアレイ端
部のダミーゲート電極7の太さを、セル内より太くす
る。このときのゲートの太さは、ゲートフォトレジスト
時の目ずれ量をa、ゲートフォトレジスト次のゲート寸
法のばらつき量をb、後工程のパッド保護フォトレジス
トの目ずれ量をc、パッド保護フォトレジストの寸法ば
らつき量をdとすると、2×(a+b+c+d)以上の
ゲート太さとする。実際には、目ずれ量(マスク位置あ
わせ寸法精度)の最大値はセルアレイ内部のゲート電極
幅Wの半分程度以下であるので、ダミーゲート電極7の
幅は2W以上であればよい。
【0028】次に、図2(C)に示すように、サイドウォー
ル酸化膜8を形成し、セル内のみエッチバックを行う。
【0029】次に、図3(D)に示すように、パッドとな
るポリシリコン9を全面に成膜し、その上にハードマス
クとなる酸化膜10を成膜する。
【0030】次に、図3(E)に示すように、公知のフォ
トリソグラフィ技術を用いて、パッドとなるレジストパ
ターン11を形成する。
【0031】次に、図3(F)に示すように、レジストパタ
ーン11をマスクにして酸化膜ハードマスク12をパタ
ーンニングする。このとき、レジストマスクにエッチン
グを行っているために、オーバーエッチングの時間を多
くし、ゲート段差部に酸化膜が残らないようにエッチン
グする。
【0032】次に、図4(G)に示すように、全面に酸化
膜を成膜し、エッチバックを行うことにより、酸化膜ハ
ードマスク12側壁に、サイドウォール酸化膜13を形
成する。このときセルアレイ端部および周辺回路部のゲ
ート段部にサイドウォール酸化膜残り14が発生してい
る。
【0033】次に、図4(H)に示すように、このサイド
ウォール酸化残り14を除去するために、セル部の酸化
膜パターンを保護するフォトリソグラフィー工程を行
う。このとき、レジストパターンの端部16を、太くし
たダミーゲート7上に来るようにレイアウトをする。こ
のときゲート太さを2×(a+b+c+d)以上の太さ
にすることにより、目ずれ・寸法ずれが起きても、レジ
スト端部がゲート部から外れて、段差部を隠すことな
く、実際のパターンが図8に示すようの形状で形成可能
となる。
【0034】次に、図4(I)に示すように、レジストパタ
ーン15をマスクとし、サイドウォール酸化膜残り14
を除去する。
【0035】次に、図4(J)に示すように、酸化膜ハード
マスク12をマスクにしてパッドポリシリコン9をエッ
チング除去し、フォトレジスト限界寸法よりも酸化膜サ
イドウォール膜厚分大きなパッドポリシリコンを形成す
る。
【0036】このようにして、パッドポリシリコン20
を形成した後、図1に示したように、第1層間絶縁膜2
1を形成し、ビットコンタクト22およびビット線23
を形成する。次にビット線上に第2層間絶縁膜24を形
成し、容量コンタクト25を形成する。そして、更に、
第2層間絶縁膜上に容量下部電極26を形成し、その上
に容量絶縁膜27と容量上部電極28が積層される。こ
れによってDRAMのセル部が構成される。
【0037】[第2実施形態]図5を参照して第2実施形態
について説明する。
【0038】まず、第1実施形態の図2(A)(B)(C)までの
工程を順次経て、サイドウォール酸化膜8を形成する。
【0039】次に、図5(A)に示すように、パッドとな
るポリシリコン9を全面に成膜する。
【0040】次に、図5(B)に示すように、公知のフォ
トリソグラフィ技術を用いて、パッドとなるレジストパ
ターン11を形成する。次に図5(C)に示すように、レ
ジストパターン11をマスクにパッドポリシリコン9を
パターンニングする。このとき、テーパーがつくように
エッチングを行うことにより、フォトレジスト寸法より
パッド間隔を狭く形成する。しかしながら、テーパーを
つけるエッチングは、エッチング時にデポが多発し、ゲ
ート段差部にデポがつき、それがマスクとなりポリシリ
コン残り40が発生する。
【0041】次に図5(D)に示すように、このポリシリコ
ン残り40を除去するために、セル部のパッドポリシリ
コン20のパターンを保護するフォトレジスト膜15を
形成する。フォトリソグラフィー工程を行う。このと
き、レジストパターン端部16を太くしたダミーゲート
上に来るようにレイアウトをする。
【0042】次に、図5(E)に示すように、レジストパタ
ーン15をマスクとし、ポリシリコン残り40を除去す
る。ここまでの工程により、第1実施形態と同様にパッ
ドポリシリコン20が形成される。
【0043】この後は、第1実施形態と同様にして、D
RAMセルが出来上がる。
【0044】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、フォトレ
ジスト限界寸法以上に大きいパッドを形成する場合にセ
ルアレイ周辺部に発生する酸化膜の残りやパッドポリシ
リコンの残りを確実に除去することができる。従って、
DRAMのセルを安定的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の断面図
【図2】第1実施形態の製造方法の工程図
【図3】第1実施形態の製造方法の工程図(続き)
【図4】第1実施形態の製造方法の工程図(続き)
【図5】第2実施形態の製造方法の工程図
【図6】従来のシリコンパッドの製造工程図
【図7】シリコンパッド残りが生じる従来の製造工程図
【図8】シリコンパッド残りが生じる従来の製造工程図
(続き)
【符号の説明】
1,101 シリコン基板 2,102 素子分離領域 3,103 ゲート酸化膜 4,104 ゲート下部電極 5,105 ゲート上部電極 6,106 ハードマスク酸化膜 7,107 ダミーゲート電極 8,108 サイドウォール酸化膜 9,109 ポリシリコン 10,110 酸化膜 11,111 レジストパターン 12、112 酸化膜ハードマスク 13,113 サイドウォール酸化膜 14,114 サイドウォール酸化膜残り 15,115 レジストパターン 16,116 レジストパターン端部 117 酸化膜残り 118 ポリシリコン残り 20 パッドポリシリコン 21 第1層間絶縁膜 22 ビットコンタクト 23 ビット線 24 第2層間絶縁膜 25 容量コンタクト 26 容量下部電極 27 容量絶縁膜 28 容量上部電極 40 ポリシリコン残

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成したゲート電極の配列と、
    隣接する前記ゲート電極同士を橋渡しするポリシリコン
    パッドとを有するセルアレイ部と、前記セルアレイ部に
    接する周辺回路部とを有する半導体装置であって、 前記セルアレイ部の周辺部であって、前記周辺回路部に
    接する部分のゲート電極幅は、前記周辺回路部に接しな
    い部分のゲート電極幅より大きいことを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項2】 前記周辺回路部に接する部分のゲート電
    極幅は、前記周辺回路部に接しない部分のゲート電極幅
    の2倍以上であることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 基板上に形成したゲート電極の配列と、
    隣接する前記ゲート電極同士を橋渡しするポリシリコン
    パッドとを有するセルアレイ部と、前記セルアレイ部に
    接する周辺回路部とを有し、前記セルアレイ部と前記周
    辺回路部とが接する部分にダミーゲート電極を設ける半
    導体装置の製造方法であって、 前記ゲート電極の側壁にサイドウォール酸化膜を形成
    し、エッチバックを行う工程と、 パッドとなるポリシリコンを全面に成膜し、その上にハ
    ードマスクとなる第1酸化膜を成膜する工程と、 前記パッドとなるレジストパターンを形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクにして前記第1酸化膜の
    ハードマスクをパターンニングする工程と、 全面に第2酸化膜を成膜し、エッチバックを行い、前記
    第1酸化膜の前記ハードマスクの側壁に、第2サイドウ
    ォール酸化膜を形成する工程と、 前記第2酸化膜をフォトレジストレジストパターンで保
    護するとともに、前記フォトレジストパターンの端部を
    前記ダミーゲート電極上に形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクとして、前記フォトレジ
    スト外に存在する前記第2サイドウォール酸化膜を除去
    する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 基板上に形成したゲート電極の配列と、
    隣接する前記ゲート電極同士を橋渡しするポリシリコン
    パッドとを有するセルアレイ部と、前記セルアレイ部に
    接する周辺回路部とを有し、前記セルアレイ部と前記周
    辺回路部とが接する部分にダミーゲート電極を設ける半
    導体装置の製造方法であって、 前記ゲート電極の側壁にサイドウォール酸化膜を形成
    し、エッチバックを行う工程と、 パッドとなるポリシリコン9を全面に成膜する工程と、 パッドとなるレジストパターンを形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクにパッドポリシリコンを
    パターンニングする工程と、 前記パッドポリシリコンを保護するフォトレジスト膜を
    形成するとともに、前記フォトレジっスト膜の端部を前
    記ダミーゲート上に形成する工程と、 前記レジストパターンをマスクとして、前記フォトレジ
    スト外に存在する前記ポリシリコンを除去する工程とを
    含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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